【技术实现步骤摘要】
MEMS麦克风及其制造方法
本专利技术属于微麦克风的
，更具体地，涉及MEMS麦克风及其制造方法。
技术介绍
MEMS麦克风是采用微加工工艺制造的MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystem，微电子机械系统)器件。由于具有体积小、灵敏度高、与现有半导体技术兼容性好的优点，MEMS麦克风在手机等移动终端上的应用越来越广泛。MEMS麦克风的结构包括彼此相对的膜片和背极板电极，二者分别经由引线连接至相应的电极。在膜片和背极板电极之间还包括隔离层。隔离层用于隔开膜片和背极板电极，其中形成有空腔以提供膜片所需的振动空间。随着微加工工艺的发展，MEMS麦克风越来越小型化，其中，膜片和背极板电极之间的间距例如小于1.5微米，在MEMS麦克风的制造和应用过程中的工艺要求也越来越高。工艺偏差引入的结构缺陷不仅影响麦克风的成品率，而且导致MEMS麦克风在应用环境中的性能急剧恶化。例如，在MEMS麦克风的制造工艺中，采用蚀刻形成膜片和背极板电极之间的空腔。该蚀刻步骤的工艺偏差影响MEMS麦克风的有效面积，导致MEMS麦克风的性能出现波动。此外，现有的MEMS麦克风的图案复杂，采用多次对准的光刻以形成图案。该图案化步骤的工艺偏差也可能导致MEMS麦克风的性能出现波动。另外，MEMS麦克风根据声音信号产生的空气振动发生膜片振动而导致的电容变化不止包括有效的部分，同时还存在无效的部分，而无效电容分量会产生不利的寄生电容。期待进一步改进MEMS麦克风的结构以抑制寄生电容以及抑制蚀刻和光刻的工艺偏差对器件性能...
【技术保护点】
1.一种MEMS麦克风，包括：/n衬底；/n位于所述衬底第一表面上的膜片和背极板电极，所述膜片与所述背极板电极彼此隔开，所述膜片的第一表面与所述背极板电极的第一表面彼此相对；以及/n贯穿所述衬底到达所述膜片的第二表面的声腔，/n其中，所述背极板电极位于所述膜片的可动区域上方，并且所述背极板电极的面积小于等于所述膜片的可动区域的面积。/n
【技术特征摘要】
1.一种MEMS麦克风，包括：
衬底；
位于所述衬底第一表面上的膜片和背极板电极，所述膜片与所述背极板电极彼此隔开，所述膜片的第一表面与所述背极板电极的第一表面彼此相对；以及
贯穿所述衬底到达所述膜片的第二表面的声腔，
其中，所述背极板电极位于所述膜片的可动区域上方，并且所述背极板电极的面积小于等于所述膜片的可动区域的面积。
2.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其中，所述背极板电极的面积小于等于所述声腔的最小横截面积。
3.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其中，所述背极板电极的面积为所述可动区域的70％～100％。
4.根据权利要求2所述的MEMS麦克风，其中，所述声腔最小横截面的半径为385微米至415微米。
5.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其中，所述背极板电极与所述膜片之间的间距为1微米至5微米。
6.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其中，所述膜片包括中间部分和周边部分、以及连接二者的弹簧结构，所述膜片的可动区域包括所述中间部分的区域和所述弹簧结构的区域。
7.根据权利要求6所述的MEMS麦克风，其中，所述麦克风的灵敏度Vo|AC为：其中，ΔC表示所述膜片振动导致的电容变化量，Cmo表示所述膜片中间部分发生有效形变的有效电容分量，Cp2表示所述膜片的弹簧结构的区域发生无效形变或所述膜片的周边部分的区域无形变的无效电容分量，CL表示所述MEMS麦克风的负载电容，VBIAS表示偏置电压。
8.根据权利要求7所述的MEMS麦克风，其中，所述偏置电压VBIAS为：VBIAS＝VDD-Vdc|in，其中，VDD表示所述膜片和所述背极板电极之间施加的电压，Vdc|in表示所述MEMS麦克风的参考极板的电压。
9.根据权利要求6所述的MEMS麦克风，其中，所述膜片的弹簧结构为同心环形的褶皱部分，或者螺旋状的褶皱部分。
10.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其中，所述膜片还包括位于膜片周边部分的加强肋。
11.根据权利要求10所述的MEMS麦克风，其中，所述膜片的加强肋是位于周边部分的辐射状条形梁或女墙结构。
12.根据权利要求11所述的MEMS麦克风，其中，所述女强结构包括多个环状切面，所述环状切面的形貌为矩形波状。
13.根据权利要求10所述的MEMS麦克风，其中，所述加强肋包括多个环状切面，所述环状切面的转角处的形状为圆弧或者具有倾斜度的梯形波或者正弦波。
14.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其中，所述背极板电极包括突起或凹槽形状的增强结构。
15.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其中，所述膜片的周边部分的部分区域为不连续区域。
16.根据权利要求15所述的MEMS麦克风，其中，所述膜片的周边部分的边缘不连续，所述周边部分的边缘为锯齿状，所述锯齿状的多个缺口形成所述不连续区域。
17.根据权利要求15所述的MEMS麦克风，其中，所述周边部分的不连续区域包括镂空结构，所述镂空结构包括多个通孔，所述通孔形状为圆形、梯形或者多边形。
18.根据权利要求6所述的MEMS麦克风，其中，还包括：
位于所述膜片和所述衬底之间的第一隔离层，所述声腔贯穿所述第一隔离层，以使得所述膜片的第二表面的可动区域暴露；以及
位于所述背极板电极和所述膜片之间的第二隔离层，
其中，所述膜片的周边部分的至少部分区域被夹持在所述第一隔离层和所述第二隔离层之间。
19.根据权利要求18所述的MEMS麦克风，其中，还包括：
第一保护层和第二保护层，所述背极板电极位于所述第一保护层和所述第二保护层之间，所述第一保护层位于所述第二隔离层与所述背极板电极之间。
20.根据权利要求19所述的MEMS麦克风，其中，所述第一保护层在面对所述膜片的第一表面的表面上形成多个突起物，以防止所述背极板电极与所述膜片之间的粘连。
21.根据权利要求19所述的MEMS麦克风，其中，所述第二保护层作为所述背极板电极的机械支撑层以提供刚度，使得所述背极板电极在工作状态下维持为无形变状态。
22.根据权利要求19所述的MEMS麦...
【专利技术属性】
技术研发人员：周延青，潘华兵，郑泉智，胡铁刚，
申请(专利权)人：杭州士兰微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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